मॉडल रेलरोड स्वचालित सुरंग रोशनी: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

यह मेरा पसंदीदा सर्किट बोर्ड है। मेरे मॉडल रेलरोड लेआउट (अभी भी प्रगति पर है) में कई सुरंगें हैं और संभवत: प्रोटोटाइपिकल नहीं होने पर, मैं सुरंग की रोशनी चाहता था जो ट्रेन के सुरंग के करीब पहुंचते ही चालू हो जाए। मेरा पहला आवेग पुर्जों और एलईडी के साथ एक इलेक्ट्रॉनिक किट खरीदना था, जो मैंने किया। यह एक Arduino किट निकला लेकिन मुझे नहीं पता था कि Arduino क्या है। मुझे पता चला। और इससे कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स सीखने का रोमांच पैदा हुआ। सुरंग रोशनी करने के लिए कम से कम पर्याप्त! और एक Arduino के बिना।

यह सुरंग रोशनी सर्किट बोर्ड का कम से कम मेरा तीसरा संस्करण है। ईविल जीनियस 2 ई के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट पुस्तक की परियोजनाओं में से एक में मैंने जो मूल डिजाइन खोजा था। यह एक महान सीखने की किताब है! मैंने एकीकृत सर्किट चिप्स, विशेष रूप से सीडी 4011 क्वाड इनपुट नंद गेट्स का उपयोग करके भी खोजा।

चरण 1: सर्किट योजनाबद्ध

टनल लाइट सर्किट में तीन सिग्नल इनपुट होते हैं। दो एलडीआर इनपुट (प्रकाश निर्भर प्रतिरोधक) हैं और एक वैकल्पिक बाधा डिटेक्टर सर्किट बोर्ड है। इन उपकरणों के इनपुट संकेतों का तार्किक रूप से सीडी 4023 (ट्रिपल इनपुट नंद गेट्स) के नंद गेट इनपुट द्वारा मूल्यांकन किया जाता है।

एक हरे/लाल आम एनोड एलईडी है (जिसका उपयोग डिस्प्ले पैनल पर किया जाएगा जो दर्शाता है कि ट्रेन एक विशिष्ट सुरंग पर कब्जा कर रही है या सुरंग के पास आ रही है)। हरा एक स्पष्ट सुरंग को इंगित करेगा और लाल एक कब्जे वाली सुरंग को इंगित करेगा। जब लाल एलईडी चालू होगी, तो सुरंग की रोशनी भी चालू रहेगी।

जब तीन में से कोई भी इनपुट सिग्नल की स्थिति का पता लगाता है तो NAND गेट आउटपुट हाई होगा। एकमात्र शर्त जब पहला NAND गेट आउटपुट LOW होता है तो वह एकल स्थिति होती है जब सभी इनपुट उच्च होते हैं (डिफ़ॉल्ट स्थिति में सभी डिटेक्टर)।

सर्किट में एक P-CH mosfet शामिल होता है जिसका उपयोग सर्किट को गलत-वायर्ड पावर और ग्राउंड से बचाने के लिए किया जाता है। लेआउट टेबल के नीचे सर्किट बोर्ड को वायरिंग करते समय यह आसानी से हो सकता है। बोर्ड के पिछले संस्करणों में मैंने सर्किट को जमीन और बिजली के तारों को स्विच करने से बचाने के लिए सर्किट में एक डायोड का उपयोग किया था, लेकिन डायोड ने 5 वोल्ट के.7 वोल्ट की खपत की। मस्जिद किसी भी वोल्टेज को नहीं गिराती है और तारों के गलत होने पर भी सर्किट की सुरक्षा करती है।

पहले NAND गेट का हाई आउटपुट एक डायोड से होकर अगले NAND गेट तक जाता है और एक रेसिस्टर/कैपेसिटर टाइम डिले सर्किट से भी जुड़ा होता है। यह सर्किट रेसिस्टर और कैपेसिटर के मान के आधार पर 4 या 5 सेकंड के लिए दूसरे NAND गेट पर हाई इनपुट को बनाए रखता है। यह देरी सुरंग की रोशनी को चालू और बंद होने से रोकती है जब एलडीआर गुजरने वाली कारों के बीच प्रकाश के संपर्क में आता है और यह उचित समय भी लगता है क्योंकि देरी अंतिम कार को सुरंग में प्रवेश करने या सुरंग से बाहर निकलने का समय देगी।

सुरंग के अंदर बाधा डिटेक्टर सर्किट को सक्रिय रखेगा क्योंकि यह कारों के गुजरने की निगरानी भी करता है। इन डिटेक्टर सर्किटों को कुछ ही इंच दूर कारों को स्पॉट करने के लिए समायोजित किया जा सकता है और सुरंग की विपरीत दीवार से भी ट्रिगर नहीं किया जा सकता है।

यदि आप सुरंग के अंदर बाधा डिटेक्टर को कनेक्ट नहीं करना चुनते हैं (छोटी सुरंग या कठिन) तो बस वीसीसी को 3 पिन बाधा डिटेक्टर टर्मिनल पर आउटपुट से कनेक्ट करें और यह उस नंद गेट इनपुट पर एक उच्च सिग्नल बनाए रखेगा।

आरसी सर्किट को लागू करने के लिए जगह की अनुमति देने के लिए दो नंद गेट्स का उपयोग किया जाता है। पहला NAND गेट हाई होने पर कैपेसिटर को पावर दिया जाता है। यह सिग्नल दूसरे NAND गेट का इनपुट है। जब पहला NAND गेट LOW (सभी स्पष्ट) जाता है, तो कैपेसिटर दूसरे NAND गेट को हाई पर सिग्नल रखता है, जबकि यह धीरे-धीरे 1 10m रेसिस्टर से डिस्चार्ज होता है। डायोड कैपेसिटर को NAND गेट वन के आउटपुट के माध्यम से सिंक के रूप में डिस्चार्ज होने से रोकता है।

चूँकि दूसरे NAND गेट के तीनों इनपुट एक साथ बंधे हैं, जब इनपुट हाई होगा तो आउटपुट कम होगा और जब इनपुट कम होगा, तो आउटपुट हाई होगा।

जब दूसरे नंद गेट से आउटपुट उच्च होता है, तो Q1 ट्रांजिस्टर चालू होता है और यह तीन तार लाल/हरे रंग के एलईडी के हरे रंग की एलईडी को चालू करता है। Q2 भी चालू है लेकिन यह Q4 को बंद रखने का काम करता है। जब आउटपुट कम होता है, तो Q2 बंद हो जाता है जिससे Q4 चालू हो जाता है (और Q1 भी बंद हो जाता है)। यह हरे रंग की एलईडी को बंद कर देता है, लाल एलईडी को चालू करता है और टनल लाइट एलईडी को भी चालू करता है।

चरण 2: टनल लाइट इमेज

ऊपर दी गई पहली छवि में एक ट्रेन को ओवरहेड एलईडी के साथ सुरंग में प्रवेश करते हुए दिखाया गया है।

दूसरी छवि ट्रैक और गिट्टी में एम्बेडेड एक एलडीआर दिखाती है। जब इंजन और कारें एलडीआर के ऊपर से गुजरती हैं तो वे सुरंग एलईडी को चालू करने के लिए पर्याप्त छाया डालते हैं। सुरंग के प्रत्येक छोर पर एक एलईडी है।

चरण 3: नंद गेट वोल्टेज डिवाइडर

LDR व्यक्तिगत रूप से NAND गेट्स के प्रत्येक इनपुट के लिए एक वोल्टेज डिवाइडर सर्किट बनाता है। जैसे-जैसे प्रकाश की मात्रा घटती जाती है, LDR के प्रतिरोध मान बढ़ते जाते हैं।

नंद द्वार तार्किक रूप से निर्धारित करते हैं कि स्रोत वोल्टेज की तुलना में 1/2 या उससे अधिक के इनपुट वोल्टेज को उच्च मान और इनपुट वोल्टेज कम माना जाता है कि 1/2 स्रोत वोल्टेज को कम सिग्नल माना जाता है।

योजनाबद्ध में, एलडीआर इनपुट वोल्टेज से जुड़े होते हैं और एलडीआर के बाद सिग्नल वोल्टेज को वोल्टेज के रूप में लिया जाता है। वोल्टेज डिवाइडर तब एक 10k रेसिस्टर और एक वेरिएबल 20k पोटेंशियोमीटर से बना होता है। पोटेंशियोमीटर का उपयोग इनपुट सिग्नल वैल्यू को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। अलग-अलग प्रकाश स्थितियों के साथ LDR का सामान्य मान 2k - 5k ओम हो सकता है या, यदि लेआउट के गहरे स्थान पर यह 10k - 15k हो सकता है। पोटेंशियोमीटर जोड़ने से डिफ़ॉल्ट प्रकाश स्थिति को नियंत्रित करने में मदद मिलती है।

डिफ़ॉल्ट स्थिति (सुरंग में या उसके पास कोई ट्रेन नहीं) में LDRs (आमतौर पर 2k - 5k ओम) के लिए कम प्रतिरोध मान होते हैं, जिसका अर्थ है कि NAND फाटकों के इनपुट को उच्च माना जाता है। LDR के बाद वोल्टेज ड्रॉप (LDR पर 5v इनपुट और 5k और रेसिस्टर और पोटेंशियोमीटर के लिए एक संयुक्त 15k मानकर) 1.25v होगा और NAND गेट के इनपुट के रूप में 3.75v छोड़ देगा। जब एलडीआर का प्रतिरोध बढ़ जाता है क्योंकि यह ढका हुआ या छायांकित होता है, तो नंद गेट का इनपुट कम हो जाता है।

जब ट्रेन ट्रैक में LDR के ऊपर से गुजरती है, तो LDR का प्रतिरोध बढ़कर 20k या उससे अधिक हो जाएगा (प्रकाश की स्थिति के आधार पर) और आउटपुट वोल्टेज (या NAND गेट पर इनपुट) घटकर लगभग 2.14v हो जाएगा जो इससे कम है 1/2 स्रोत वोल्टेज जो इसलिए उच्च सिग्नल से इनपुट को कम सिग्नल में बदल देता है।

चरण 4: आपूर्ति

1 - 1uf संधारित्र

1 - 4148 सिग्नल डायोड

5 - 2p कनेक्टर

2 - 3p कनेक्टर

1 - IRF9540N P-ch मस्जिद (या SOT-23 IRLML6402)

3 - 2n3904 ट्रांजिस्टर

2 - GL5516 LDR (या समान)

2 - 100 ओम प्रतिरोधक

2 - 150 ओम प्रतिरोधक

1 - 220 ओम रोकनेवाला

2 - 1k प्रतिरोधक

2 - 10k प्रतिरोधक

2 - 20k परिवर्तनीय पोटेंशियोमीटर

1 - 50k रोकनेवाला

1 - 1 - 10 मीटर रोकनेवाला

1 - सीडी 4023 आईसी (दोहरी ट्रिपल इनपुट नंद गेट्स)

1 - 14 पिन सॉकेट

1 - बाधा से बचाव डिटेक्टर (इस तरह)

अपने सर्किट बोर्ड पर मैंने थोड़ा SOT-23 बोर्ड पर IRLM6402 P-ch मस्जिद का उपयोग किया है। मैंने SOT-23 p-ch मस्जिद को T0-92 फॉर्म फैक्टर से सस्ता पाया है। सर्किट बोर्ड में कोई भी काम करेगा क्योंकि पिनआउट समान हैं।

यह सब अभी भी प्रगति पर है और मुझे लगता है कि कुछ प्रतिरोधी मूल्य या कुछ सुधार अभी भी किए जा सकते हैं!

चरण 5: पीसीबी बोर्ड

सर्किट बोर्ड के मेरे पहले कामकाजी संस्करण ब्रेडबोर्ड पर किए गए थे। जब अवधारणा काम करने के लिए सिद्ध हुई थी, तब मैंने पूरे सर्किट को हाथ मिलाया, जिसमें बहुत समय लग सकता था और आम तौर पर मैंने हमेशा कुछ गलत किया। मेरा वर्तमान वर्किंग सर्किट बोर्ड, जो अब संस्करण 3 है और इसमें ट्रिपल NAND गेट शामिल हैं (पहले के संस्करणों में CD4011 दोहरे NAND गेट इनपुट का उपयोग किया गया था), और जैसा कि वीडियो में दिखाया गया है, किकाड द्वारा उत्पन्न आउटपुट फाइलों के साथ एक मुद्रित सर्किट बोर्ड है जो कि मेरा है सर्किट मॉडलिंग सॉफ्टवेयर।

मैंने इस साइट का उपयोग पीसीबी को ऑर्डर करने के लिए किया है:

यहाँ कनाडा में 5 बोर्डों की कीमत $3 से कम है। शिपिंग सबसे महंगा घटक होता है। मैं आमतौर पर 4 या 5 अलग-अलग सर्किट बोर्ड ऑर्डर करूंगा। (दूसरे और अधिक सर्किट बोर्ड पहले 5 की कीमत से लगभग दोगुने हैं)। विशिष्ट शिपिंग लागत (कनाडा को विभिन्न कारणों से मेल द्वारा) लगभग $20 है। सर्किट बोर्ड पूर्व निर्मित होने के कारण मुझे बस घटकों में मिलाप करना है, यह एक महान समय बचाने वाला है!

यहां Gerber फाइलों का लिंक दिया गया है जिसे आप jlcpcb या किसी अन्य PCB प्रोटोटाइप निर्माता पर अपलोड कर सकते हैं।